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基于光电检测脉搏波的多成果电子血压计

lovgou.com  来源:全球乐购 日期:2019-12-05

  连年来,由于我国社会经济的快速成长和人们糊口方式的转变,心血管病发病率及相关危险因素呈不绝上升趋势,人们也越来越留意本身的身心康健。已往丈量血压必需到医院,由大夫用水银血压计检测才行,但跟着科技程度的成长,血压计正在迎来电子血压计的新时代。只要拥有了家用电子血压计,人们就可以坐在家里随时监测血压的变革,如发明血压异常便可实时去医院就诊。

  系统事情道理

  心脏的间歇性射血发生从主动脉根部出发沿着动脉管系流传的脉搏波。脉搏波达到之处,动脉管内的力学参量(如流量、压力、血流速度、血管横截面积等)将发生变革。在每个心动周期中,心脏间歇性的舒张和收缩将引起主动脉管壁时张时缩的振动和主动脉血液压力时高时低的变革。这种动脉管壁的振动称为动脉脉搏。动脉脉搏波在主动脉近心端形成的同时,当即以颠簸的方式将所产生的血压、血流量和血管壁周期性的振动沿着动脉树一直扩散到整个动脉系统,从而形成整个动脉系统中血压时低时高、血流量时慢时快、血管壁时缩时张的颠簸,这三类脉搏波是彼此陪伴发生的,因而可统称为动脉脉搏波。

  

基于光电检测脉搏波的多成就电子血压计

  图1 血红卵白消光曲线

  

基于光电检测脉搏波的多成就电子血压计

  图2 系统总体布局框图

  本多成果电子血压计,回收光电容积法举办丈量。其道理是:光束通过透射传送到光电吸收器信号的差异。人体血液红细胞中的血红卵白(Hb)与氧分子作可逆性团结,团结后的 Hb 称含氧血红卵白(HbO2),,两者具有差异的接收曲线:在红光谱区 600nm~700nm 内血红卵白Hb接收的光泽较少,而HbO2接收的光泽较多;在红外光谱区 800nm~1000nm 内血红卵白Hb接收的光泽较多,而HbO2接收的光泽较少。在光路上,除了动脉血红卵白外,尚有很多其它接收体,将严重影响丈量精度,因此红光和红外光LED因尽大概彼此接近,通过人体中的单一组织位置透射光泽,并回收时间复用处理惩罚来透射光泽。同时在检测端,将透过手指的透射光强转换为电压信号,因此获得光电容积脉搏波信号。最后基于光电传感器的检测道理和Lambert-Beer定律,可以将透射光强与光电传感器的输出电压相关联,成立心血管系统参数收缩和舒张压计较方法,设计无创持续血压丈量方法测试设备。其利益为:利用简朴利便、丈量精度高、丈量值便于记录、体积轻巧便于携带等。

  硬件设计

  系统总体布局

  本多成果电子血压计的系统总体布局框图如图2所示,主要包罗LPC1788主控模块、电源及复位模块、LCD触摸屏模块、信号调剂模块、光电脉搏波传感器模块和选配的Zigbee模块等六大模块。

  主控LPC1788

  主控回收NXP新推出的基于ARMCortex-M3的LPC1788微处理惩罚器,它具有高机能、高集成度、低功耗等的特点,遍及用于低功耗和处理惩罚要求高集成度的嵌入式应用,很是适合本方案的设计要求。它包罗高达512kB的Flash存储器、高达96kB的数据存储器、4kB的EEPROM存储器、一个用于SDRAM和静态存储器存取的外部存储器节制器、一个LCD面板节制器、一个8通道12位ADC等。外部只需插手很少芯片就可实现系统成果,充实满意了本设计的需要,并可使整个系统体积减小、功耗低落,节制了本钱,提高了不变性。

  光电传感器

  本系统回收了透射式双波长丈量法,传感器选用深圳美的连电子有限公司出产的 S0012A 型指套透射式可反复利用的血氧探头。透射式光电脉搏传感器包罗光发射和光电吸收两部门:对付光发射电路,探头内部选择了940nm的红外发光二极管和波长为660nm的赤色发光二极管以头尾相接的方式并联作为脉搏检测电路的光源;吸收电路的焦点元件是光敏二极管。为了得到最佳的信噪改进比,要求前置放大器的设计回收低噪声放大器设计原则,只管低落输入级的噪声,因此选用低噪声光敏器件,以得到最小的噪声系数。

  信号调剂(放大和滤波)

  脉搏波是以心脏搏动为动力源,是一种微弱低频的生理信号, 具有频率低、信号弱和阻抗高档特点。因此应用于人体生理信息丈量的模仿电路因可以或许有效地提高输入阻抗和共模抑制比,抑制温度漂移以及随机噪声。本系统中,选用了低功耗高精度的仪用放大器 AD620,它被遍及应用于生物医学丈量以及那些提供微弱信号而共模滋扰较大的场所。

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